波峰焊技术培训教材教材课件

电子工艺实训课程波峰焊技术培训文档电子工艺实训课程波峰焊技术培训文档湖南科瑞特科技股份有限公司湖南科瑞特科技股份有限公司湖南科瑞特科技股份有限公司湖南科瑞特科技股份有限公司2024/7/42波焊技术波焊技术中所能作业的主要六大类型2024/7/43焊锡一、润湿 WETTING 1.焊锡与胶合的不同 4.毛细管作用2.润湿与无润湿(Wetting&Non-wetting)5.表面张力3.清洁 6.润湿的动态力平衡 2024/7/44润湿的动态平衡一、定义焊锡为L:LIQUID 助焊剂为F:FLUX基层金属为S:SOLID BASE METAL二、说明Psf=Pls+Plf Cos 为液体固体上扩散的力量焊锡角右图固体表面呈球状Psf Pls+Plf Cos 开始扩散 角度逐渐变小Plf Cos角度大力量开始平衡停止扩散2024/7/451.90,如果整个系统力量达到平衡时90,表示Psf的值较小,其液体的扩散能力就很差以角度来看a.90时,称为de-wettingb.=180时,称为non-wettingc.90 75,但这种Wetting是不能接受的.3.M,为Good Wetting,在质量要求较高的产品,M值的要求可低于75.2024/7/46由上述说明角度越小表示润湿越好左图:a.是完全未润湿,=180 b.是完全润湿,=0 c.是部分润湿,0 180 2024/7/47二、焊点金属间的形成:由接合的表面形成铜/锡化合物,也称为金属间化合物(Intermetallic compound)分为Cu3Sn,Cu6Sn52024/7/48金属间化合物形成的过程2024/7/492024/7/410焊垫龟裂金属间化合物比焊锡或铜来得硬且脆。因此,金属间化合物太厚的话,焊点很容易在受到热或机械性的压力时,形成焊点龟裂2024/7/411热温度是帮助助焊剂及焊锡作用及润湿的主要动力之一2024/7/412焊点表面清洁度和腐蚀 焊点表面与空气接触后焊点表面与空气接触后,很快的就形成一氧化层很快的就形成一氧化层用以隔绝空气用以隔绝空气,而不再氧化而不再氧化。但助焊剂中若存有但助焊剂中若存有大量的离子残余在表面大量的离子残余在表面,则会造成循环性的氧化则会造成循环性的氧化而腐蚀而腐蚀,致使焊点功能异常致使焊点功能异常。而氯离子的来源除了而氯离子的来源除了FLUXFLUX外外,就是外来的污染所就是外来的污染所造成造成。例如例如,基版制作中的电镀液基版制作中的电镀液,溶剂溶剂,人的汗人的汗水水,环境污染环境污染,包装材料包装材料,输送系统输送系统等等。2024/7/413助焊剂助焊剂的主要特性:1.吃锡性2.活性3.腐蚀性2024/7/414助焊剂助焊剂的四大功能:1.清除焊接金属表面的氧化膜2.在焊接物表面形成一液体的保护膜隔绝高温时四周的空气,防止金属表面的再氧化。3.降低焊锡的表面张力,增加扩散的能力4.焊接的瞬间,可以让熔融的焊锡取代顺利完成焊接2024/7/415助焊剂助焊剂可分为两类助焊剂可分为两类:1.1.可溶于有机溶剂可溶于有机溶剂2.2.可溶于水可溶于水大部分可溶于有机溶剂的助焊剂是以松香为主大部分可溶于有机溶剂的助焊剂是以松香为主R(RosinR(Rosin)-)-是不含任何活化剂的纯松香是不含任何活化剂的纯松香,可溶于异丙醇或乙醇可溶于异丙醇或乙醇等溶剂等溶剂RMA(RosinRMA(Rosin Mildly Activated)-Mildly Activated)-添加少量活化剂的松香添加少量活化剂的松香,活化剂分有机盐活化剂分有机盐类或有机酸类或有机酸,可免洗可免洗RA(RosinRA(Rosin Activated)-Activated)-添加活性较强的活化剂松香添加活性较强的活化剂松香,需清洗需清洗RSA(RosinRSA(Rosin Super Activated)-Super Activated)-松香中加入超强的活化剂松香中加入超强的活化剂SA(SyntheticSA(Synthetic Activated)-Activated)-采用合成式助焊剂采用合成式助焊剂,且加入强活性的活化剂且加入强活性的活化剂OA(OrganicOA(Organic Acid)-Acid)-用有机酸当助焊剂用有机酸当助焊剂IA(InorganicIA(Inorganic Acid)-Acid)-采用更强的有机酸当助焊剂采用更强的有机酸当助焊剂2024/7/416助焊剂2024/7/417助焊剂铜镜法 Copper Mirror Method本法是用以检查助焊剂腐蚀性的强弱，其做法是在一长方形的玻璃片上，以真空蒸着方式镀上一层薄铜，再滴以标准的助焊剂及所欲检测的助焊剂，然后置于环境控制的温湿箱中24小时，以比较受检者的腐蚀程度如何，其详细作法如下：(1)标准助焊剂的制备在100ml(c.c.)纯度99的试药级异丙醇(Isopropyl Alcohol，IPA)中溶入35g符合美国联邦规范LLL-R-626的助焊剂，搅拌均匀当成本检验法的标准助焊剂用。2024/7/418(2)温湿箱此箱应保持在23 2，及RH 505 的温湿度，其中每10 in的空间须有1 in 的盐液或 酸液，用以维持湿度，其详细条件须参考ASTM E104。(3)铜镜试片(Copper Mirror Test Panels)在一长方 形的玻璃片上，以真空蒸着方式镀着上约500A的 铜面，此铜面使波长在5000 A的正常入射光，具有 10 5的透过能力，并以适宜的光电比色仪 进行判读。这种铜镜的供货商为Evaporated MetalFilms Corp，Ithaca，N.Y.或其它类似商品。助焊剂2024/7/419为了保持铜面完全无氧化物存在而使测验更为准确起见，在试验前才能将保存完好的铜片取出，并浸入50 gl EDTA的溶液中进行清洗，以除去任何可能的铜面氧化物。通常试验前的铜面不需另行洗去此种EDTA溶液，但若结果发生争议时，则必须先用流动的清水洗去铜面的EDTA，再用甲醇浸过使能快速完成干燥，在检查全无氧化物时才进行试验。助焊剂2024/7/420助焊剂(4)在干净的铜面上滴以一滴(0.05mil)待测的助焊剂，其滴管尖端不可触及铜面，并在铜面上也另滴以 标准助焊剂。若待测之助焊剂为锡膏形式时，则 在铜面上小心均匀的铺上一层锡膏，其直径应为 8(0.3 in)，厚度为0.25(10 mil)，然后将备妥 的试片水平置于无尘的温湿箱内共24 0.5小时。试验时间到达后，取出试片浸在清洁的异丙醇中 (IPA)以洗去各种助焊剂试样。2024/7/421助焊剂(5)小心检查各试片上铜面可能被蚀去的痕迹，如有 任何铜面被蚀透，而从玻璃可看透到背面时，则 表示该助焊剂腐蚀性太强而不及格。但如连标准 助焊剂也不及格时，则需再做一次试验。若只在 铜表面发生反应而出现变色情形，或铜厚度只部 份受损而未穿透时，则仍算及格。有某些化学品 也会造成铜面的蚀透，如游离卤素、强酸、无机 酸，及游离胺类等，不可任其接触到试验的铜面。2024/7/422铬酸银试纸法 Silver Chromate Method本法是用铬酸银试纸之目视法，检测助焊剂中是否有氯化物或溴化物的存在，其做法如下：(1)因酪酸银试纸对光很敏感非常怕光故应严密包装 ，也不可用徒手执取，必须用清洁的金属夹子或镊子与之接触。(2)将一滴助焊剂滴在试纸上，并使其停留15秒钟，然后立即浸入异丙醇中，将试纸上的有机物残渣尽量洗掉，并令试纸在空气中自由干燥10分钟，然后检查纸上的颜色。助焊剂2024/7/423助焊剂(3)若待检者为锡膏时，需先将试纸用纯水浸湿，取出后用玻璃片及吸水纸将试纸上多余的水份除去，用扁抹刀(Spatula)在试纸上直接涂上一薄层锡膏，使与接触 1 分钟后再于异丙醇中小心洗去锡膏，不要搓揉试纸，然后在空气中进行干燥。(4)小心检视试纸的变色情形，如试纸出现圆形的白色或淡黄色征象时，即表示助焊剂中已存有氯化物(Chlorides)或溴化物(Bromides)。2024/7/424助焊剂(5)某些化学品如游离卤化物之Amines胺类，Cyanides 氰胺类及Isocyanides异氰胺类等，都会造成试验不 及格的假象。并还应小心避免某些酸类也会形成假 象，此时需另以pH试纸检查变色处的pH值，若其pH低于3时，还需用别的方法去分析氯化物及溴化物。试纸的供货商为Quantek、P.O.BOX 136、Lyndhurst、NJ07071。2024/7/425助焊剂的化学特性1.化学活性Chemical Activity2.热稳定性Thermal Stability3.助焊剂在不同温度下的活性Activation&Deactivation TemperatureActivation&Deactivation Temperature4.润湿能力Wetting Power5.扩散率Spreading Activity2024/7/426助焊剂的运用2024/7/427下图为松香之结晶体右图为经稀释剂与其它成分调配后之液态助焊剂2024/7/428波焊设备的基本架构1.助焊槽(Fluxer)2.预热器(Preheater)3.锡槽(Solder Tank)4.5.控制系统(Control System)2024/7/429波焊的第一步:松香涂布2024/7/430松香涂布的方式可分为:发泡式、涌波式、多点涌波式、浸入式、滚筒式喷雾、滚刷式喷雾、超音波喷雾、单枪移动式喷雾、多枪固定式喷雾、单枪扩散式喷雾、喷转撞击式喷雾等。2024/7/431透过各种系统发散出来的FLUX,并非完全吸附在产品之吃锡面或贯穿孔内。因此必须 有适当的回收系统执行下以下处理:1.过滤杂质,回收使用2.控制比重,并自动调节3.2024/7/432松香涂布的过程要特别注意,空气中松香扩散的状况,若因抽风系统不良而扩散出沾附区域外时,将发生以下状况:1.飘散至Pre heater上方会因温度过高而产生气爆或燃烧等危险2.飘入生产线将造成人员不适及吸入性中毒2024/7/433波焊的第二步:预热预热的几个主要目的1.1.使助焊剂中的溶剂挥发使助焊剂中的溶剂挥发2.2.减少热冲击减少热冲击3.3.加速化学反应加速化学反应预热的几种不同系统1.1.热风式热风式2.2.红外线加热板红外线加热板3.3.红外线石英管红外线石英管2024/7/434波焊的第三步:锡波 基本上,在锡波中可分为三个重要的区段1.进入区:吃锡产生的地方2.脱离区:电路板离开锡波,焊锡与电路板在此脱离3.中间区:介于进入区与脱离区之间,又可称为传热区 2024/7/435焊锡在进入区的流动特性会受到零件脚的阻挡,当焊锡性不良的零件浸入溶锡中,溶锡就会变成弧形,这是因为零件推挤与焊锡表面张力作用的结果,如此一来,就在零件后面形成阴影,使焊锡接触不到锡垫2024/7/436零件愈高或金属端接点愈小,阴影效应就愈严重,这可从SOT-23的图中清楚的看到例如:将焊垫延长1mm的长度,焊锡的半径应小于2mm,否则焊垫就无法触及焊锡,而无法使焊垫吃锡2024/7/437HeatTransferZone传热区在进入区与脱离区之间,电路板与焊锡直接接触,行成百分之百短路,吃锡作用起自于进入区而完成于脱离区,一个界于焊垫与零件端接点间的有效金属接合赖以完成虽然零件与溶锡接触仅0.1秒之内即可达到焊锡温度,但是为了求得更适切的吃锡性,则需要更长的时间2024/7/438Exit(peel-back)Zone 脱锡区在传热区焊接,电路板因焊锡完全短路因此必须在脱锡区将多余的锡拉回锡槽内2024/7/439如何避免短路1.脱离区的锡波必须尽可能平稳2.增加输送带的角度3.降低输送带的速度2024/7/440双波式的自动焊锡炉实景2024/7/441锡波 锡波是藉由帮浦所产生锡波是藉由帮浦所产生,溶锡由帮浦槽内所配备溶锡由帮浦槽内所配备之导流板经喷头喷出再回流到锡槽内之导流板经喷头喷出再回流到锡槽内共有以下几种共有以下几种共有以下几种共有以下几种类类型型型型:-双面波双面波-LAMBDALAMBDA-单面波单面波-双波双波-有扰动的有扰动的LAMBDALAMBDA波波2024/7/442extensionDouble Wave 双面波双面波是最早开发的锡波焊锡从锡波的两侧回流到锡槽之中2024/7/443Lambda Wave将锡波加上一延长板的波,就叫LAMBDA波其作用为,对于电路板行进方向的锡流加速如此一来,就产生一极为有效的冲刷效果2024/7/444Single Side Wave单面波单面波是将喷头倾斜,使锡波只能从一个方向流动2024/7/445Double Wave双波SMD的波焊作业对锡波有两个相反的需求焊锡必须接触所有的焊点且距离接近的焊垫间的短路必须避免2024/7/446Lambda Wave with Ruffles 有扰动的Lambda波要增进LambdaWave的一个方法,就是在锡波的进入区使用一个振荡器,这套系统也叫做OMEGA波2024/7/447Jet Wave 喷流波利用基板流动的反方向喷锡,达成焊接的效果2024/7/448在稳定的锡波上方通常保有一层很薄的氧化物,他有一个很微妙的作用就是隔离锡铅不再与空气接触而氧化但焊接时,却不希望造成拒焊与板面污染的问题,因此在基板接近锡波时能顺利将其推离2024/7/449降低锡波的落差可减少氧化物的产生2024/7/450插件线的运转架构(一)插件线的运转架构(二)2024/7/451插件线的运转架构(三)2024/7/4522024/7/453Hot-air knifeHot-air knife利用高温热风的方式将多余短路的焊锡吹回锡槽